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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Konservierungsgasgeneratoren wie
sie in der Obstverpackungsindustrie weite Anwendung finden, um die
Qualität
der Früchte über längere Aufbewahrungs-
und Lagerperioden zu erhalten, wobei die Konservierungsgasgeneratoren
typischerweise in einer Plastiktasche zusammen mit den Früchten in
einer Schachtel verpackt werden. Diese Technik hat insbesondere
bei der Verpackung und dem Vertrieb von Tafeltrauben weite Verbreitung
gefunden.
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Insbesondere,
aber nicht ausschließlich,
betrifft die Erfindung übliche
Schwefeldioxid-(SO2)-gasgeneratoren, in
denen eine chemische Verbindung, welche üblicherweise in einem Umschlag
oder auf einem Blatt Papier etc. vorliegt, mit der Feuchtigkeit
in der Plastiktasche unter Bildung von Schwefeldioxidgas reagiert,
welches dann die konservierende Wirkung ausübt. Eine chemische Verbindung,
die häufig
für diesen
Zweck verwendet wird, ist Natrium-metabisulphit.
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Hintergrund
der Erfindung
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Zahlreiche
verschiedene zur Anwendung im Verpackungsinneren vorgesehene Vertreter
von Schwefeldioxidgeneratoren wurden bislang vorgeschlagen und viele
davon werden kommerziell genutzt. Obwohl die bekannten Schwefeldioxidgeneratoren
eine gewisse Wirksamkeit zeigen, weisen sie zumindest in mancherlei Hinsicht
noch Schwächen
auf.
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Die
erste allgemeine Schwierigkeit besteht darin, einen effektiven Ausgleich
zwischen der Menge an erzeugtem Schwefeldioxid, dessen Freisetzungsrate
und der Dauer, während
der eine zufriedenstellende Freisetzung von Schwefeldioxid beobachtet
werden kann, herbeizuführen.
Viele der kommerziell erhältlichen Schwefeldioxidgeneratoren
geben zwar zunächst
eine zufriedenstellende Menge an Schwefeldioxidgas ab, aber die
SO2 Produktion sinkt dann zu schnell auf
ein nicht mehr zufriedenstellendes Niveau.
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Dieses
Problem kann dadurch gelöst
werden, dass man die chemisch aktive Verbindung mit einem Plastisol
oder einem anderen Matrix bildenden Material mischt und dies mit
der im Wesentlichen in der Masse gleichförmig verteilten, teilchen-
oder pulverförmig
vorliegenden chemisch aktiven Verbindung aushärtet. Im allgemeinen wird die
Plastisolmischung als Schicht auf eine ein Substrat bildende Folie
aufgetragen und dann mit einer weiteren Folie unter Ausbildung eines
dreischichtigen Laminats bedeckt. Beide Folien sind durchlässig für Feuchtigkeit
und Schwefeldioxid. Die Menge an produziertem Schwefeldioxid ebenso
wie die Rate mit der es gebildet wird, können dadurch in vorteilhafterweise
kontrolliert werden, dass ausreichender aber kontrollierter Zutritt
von Feuchtigkeit in die Umgebung der chemischen Verbindung innerhalb
der Plastisolmasse (d.h. in der Plastiktasche während des tatsächlichen
Gebrauchs) gewährleistet
wird.
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Diese
Kontrolle wird durch Auswahl verschiedener Einflußgrößen erreicht,
welche die Dicke der Schicht der Mischung; die Menge der mit dem
Plastisol gemischten chemischen Verbindung sowie die Mittel beinhalten,
die eingesetzt werden, um den Zutritt von Feuchtigkeit zu der ausgehärteten Plastisol
Masse entsprechend der gewünschten
Bildungsrate von Schwefeldioxid über
den benötigten
Zeitraum zu ermöglichen. Selbstverständlich muss
gewährleistet
sein, dass das innerhalb der gehärteten
Plastisolmasse gebildete Schwefeldioxidgas von dieser Masse in die
Atmosphäre
innerhalb der Plastiktasche gelangen kann, damit es dort seine konservierende
Wirkung entfalten kann. Dies wird üblicherweise zwangsläufig der
Fall sein, kann aber auch besondere Aufmerksamkeit erfordern.
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Die
vorgenannten Mittel, die es der Feuchtigkeit ermöglichen die Plastisolmasse
zu durchdringen, können
in der Bereitstellung von permeablen Teilchen in dieser Masse bestehen,
die sich im Wesentlichen gegenseitig berühren und so eine Zugangsmöglichkeit
für die
Feuchtigkeit in die Masse bilden. Alternativ oder zusätzlich dazu
können
unter Verwendung eines Treibmittels oder Ähnlichem während des Aushärtungsprozesses
kleine Gasblasen innerhalb des Plastisols erzeugt werden oder Gas
kann während
des Vermengens des Plastisols mit den anderen Inhaltsstoffen in
das Plastisol eingebracht werden. In der letztgenannten Alternative ist
das Gas üblicherweise
Luft. Ebenso kann dem Plastisol ein Befeuchtungsmittel untergemischt
werden, um das Eindringen von Feuchtigkeit in dessen Inneres zu
fördern.
Das resultierende Laminat wird anschließend in Teile von geeigneter
Größe zum Einbringen
in die Verpackung zerschnitten. Eine Zusammensetzung dieses allgemeinen
Typs stellt die Grundlage des Südafrikanischen
Patents mit der Nummer 96/2517 dar.
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Die
Herstellung des Laminats ist aber schwierig zu kontrollieren und
darüber
hinaus können
die zerschnittenen Teile des Laminates an ihren Schnittflächen Teilchen
der chemischen Verbindung aufweisen. Dies kann sich negativ auf
die Qualität
des Obstes auswirken, dass mit einer solchen Schnittfläche in unmittelbaren Kontakt
kommt. Die freie chemische Verbindung an den Schnittflächen kann
aber auch aus gesundheitlichen Gründen abzulehnen sein.
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Aus
diesem Grund wird das Laminat manchmal in einer Feuchtigkeits-durchlässige Hülle platziert,
die dann in die Obstverpackung eingebracht wird. Dies erhöht aber
die Produktionskosten und das individuelle Einbringen der einzelnen
Laminate in die Hüllen
ist zeitraubend.
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FR-A2,555,552
offenbart einen Gasgenerator umfassend einen Beutel, in dem eine
gasfreisetzende Chemikalie in Pulverform enthalten ist. Diese gasfreisetzende
Chemikalie reagiert mit Feuchtigkeit unter Bildung von Konservierungsgas.
Der Beutel ist mit einer Vielzahl von Perforationen ausgestattet,
die den Eintritt von Feuchtigkeit sowie den Austritt von Konservierungsgas
ermöglichen.
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Entsprechend
besteht ein Bedarf an für
das Verpackungsinnere vorgesehenen Konservierungsgasgeneratoren,
welche die vorstehend genannten Nachteile nicht oder zumindest nur
in dem selben Umfang aufweisen und die sich schnell herstellen lassen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird ein für das Verpackungsinnere vorgesehener
Konservierungsgasgenerator wie in Anspruch 1 definiert bereitgestellt.
In Ausführungsformen
der Erfindung weist der Generator eine Schicht aus Matrixmaterial
auf, in der eine ein Konservierungsgas generierende Verbindung dispergiert
ist, wobei die Schicht aus Matrixmaterial so beschaffen ist, dass
sie unter den Betriebsbedingungen die kontrollierte Freigabe eines
Konservierungsgases aus der das Konservierungsgas generierenden
Verbindung und dessen Austritt aus der vom Material gebildeten Matrix
erlaubt, wobei das Matrixmaterial als eine einen zentralen Bereich
der Trägerfolie
bedeckende Schicht so mit der Trägerfolie
verbunden ist, dass mindestens ein abgegrenzter Bereich vorhanden
ist, und wobei ein im Wesentlichen matrixmaterialfreier Randbereich
der Trägerfolie
den mindestens einen abgegrenzten Bereich umgibt; und eine mit dem
Randbereich verbundene Deckfolie zur Einkapselung der Schicht aus
Matrixmaterial zwischen der Trägerfolie
und der Deckfolie vorhanden ist; und wobei wenigstens eine von Trägerfolie
und Deckfolie für
das Konservierungsgas durchlässig
ist.
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Weitere
Merkmale der Erfindung sehen vor, dass die Konservierungsgas erzeugende
Verbindung eine durch Feuchtigkeit aktvierte Verbindung ist, wobei
in diesem Fall die Matrixschicht so ausgestaltet ist, dass sie den
Zutritt von Feuchtigkeit mit kontrollierter Geschwindigkeit ermöglicht.
Ferner ist vorgesehen, dass das Matrix bildende Material ein Plastisol
ist, wobei das Plastisol mit einer Vielzahl darin eingeschlossener
Gasblasen ausgebildet ist. Des weiteren weist die Trägerfolie
eine thermoplastische Oberfläche
auf, mit der die Deckfolie thermisch verbunden ist, wie beispielsweise
ein Plastikfilm aus Polyethylen auf einem Träger, der als wesentlich temperaturbeständigerer
Plastikfilm wie beispielsweise Polyesterfilm ausgestaltet sein kann,
oder auf geeignetem Papier, wobei in diesem Fall die Trägerfolie
für Feuchtigkeit
und Konservierungsgas undurchlässig sein
kann. Schließlich
kann die Deckfolie als permeable Folie ausgestaltet sein, beispielsweise
als Kunststoffvlies, typischerweise als Kunststoffvlies aus Polyester.
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In Übereinstimmung
mit einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung
eines für
das Verpackunsinnere bestimmten Konservierungsgasgenerators wie
in Anspruch 10 definiert bereitgestellt. In Ausführungsformen umfasst das Verfahren
die Schritte des Auftragens einer Schicht aus Matrix bildendem Material,
in dem eine ein Konservierungsgas generierende Verbindung dispergiert
ist, auf eine Trägerfolienbahn,
wobei die Schicht auf einzelne, jeweils voneinander getrennte und
jeweils von einem im Wesentlichen matrixmaterialfreien Bereich umgebende
Bereiche verteilt ist; des optionalen Behandelns des Matrixmaterials
zu dessen Härtung,
Trocknung oder anderweitigen Stabilisierung; Bedecken der Folie
mit einer Deckfolie; Verbinden der Deckfolie mit der Trägerfolie
in den matrixmaterialfreien Bereichen und Unterteilen der Trägerfolienbahn
und der dazugehörigen
Deckfolie um für
das Verpackungsinnere bestimmte Konservierungsgasgeneratoren zu
bilden, die einen oder mehrere der genannten abgegrenzten Bereiche
aufweisen.
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Weitere
Merkmale der Erfindung sehen eine Mischung vor, wie obenstehend
definiert, wobei die Mischung durch Extrusion auf die Trägerfolie
aufgetragen wird, indem eine Schicht unter Überdruck über Düsen auf die sich bewegende
Trägerfolienbahn
aufgebracht wird, wobei die Düsen
jeweils ungefähr
dieselbe Breite wie die abgegrenzten Bereiche haben, und wobei der
Abstand zwischen der jeweiligen Düse und der Trägerfolienbahn
wenigstens zum Teil die Schichtdicke bestimmt. Des weiteren ist
vorgesehen, dass die Trägerfolie eine
thermoplastische Oberfläche
aufweist, typischerweise ausgestaltet als thermoplastische Schicht,
die mit einer Trägerschicht
verbunden ist, die in Gestalt eines temperaturbeständigeren
Plastikfilms oder eines geeigneten Papiers vorliegt. Ferner ist
vorgesehen, dass das Matrix bildende Material ein Plastisol ist,
wobei dessen Härtung
durch Wärmebehandlung
erreicht wird. Schließlich
ist vorgesehen, dass die das Konservierungsgas generierende Verbindung
beim Kontakt mit Feuchtigkeit Schwefeldioxid bildet.
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In
der am meisten bevorzugten Ausführungsform
wird das erfindungsgemäße Verfahren
im Wesentlichen kontinuierlich durchgeführt, indem eine Schicht aus
der Mischung auf abgegrenzte Bereiche einer sich bewegenden Trägerfolienbahn
extrudiert wird, die anschließend
zur Aushärtung
des Matrix bildenden Materials durch eine Heizungsanordnung geführt wird,
wonach das thermische Verbinden der Deckfolie mit der Trägerfolie
entlang der Längs-
und Querstreifen zwischen den abgegrenzten Bereichen erfolgt.
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Zur
Erläuterung
der Erfindung wird nachfolgend eine Ausführungsform unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Figuren beschrieben.
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Kurze Beschreibung der
Figuren
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In
den Figuren:
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1 stellt
eine teilweise aufgeschnittene isometrische Ansicht einen einzelnen
für das
Verpackungsinnere bestimmten Konservierungsgasgenerators gemäß der vorliegenden
Erfindung dar.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung des Prozesses gemäß dem der in 1 gezeigte
Konservierungsgasgenerator hergestellt wird.
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Detaillierte
Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren
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In
dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist ein für das Verpackungsinnere bestimmter
Schwefeldioxidgenerator eine Trägerfolie
(1) auf, bei der es sich in diesem besonderen Fall um einen
Polyesterfilm handelt, wobei der Film auf der einen Oberfläche eine
Schicht oder einen Film aus thermoplastischem Material aufweist,
dass insbesondere für
thermisches Schweißen
bei niedrigen Temperaturen geeignet ist, wie beispielsweise Polyethylen.
Der genaue Aufbau der Trägerfolie
hängt von
den jeweiligen Anforderungen ab. Bei der Trägerfolie könnte es sich beispielsweise
um eine co-extrudierte Folie handeln.
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Alternativ
dazu kann ein Polyesterfilm mit einem oder mehreren identifizierenden,
informativen und dekorativen Materialien bedruckt und anschließend mit
einem Polyethylenfilm nach üblichen,
in der Verpackungsindustrie bekannten Methoden laminiert sein. In
jedem Fall bewirkt der Aufbau, dass die Trägerfolie für Feuchtigkeit und Schwefeldioxidgas
undurchlässig
wird. Wie ausgeführt
bewirkt die Polyethylenschicht, dass die Oberfläche, die während der Anwendung nach innen
gerichtet ist (d.h. in der dargestellten Orientierung nach oben),
für das
thermische Schweißen
zugänglich
ist.
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Ein
im wesentlichen rechteckiger abgegrenzter Bereich (2) einer
Schicht aus Matrix bildendendem Material, in diesem Fall in Gestalt
eines PVC Plastisols, sowie eine Schwefeldioxid erzeugende Verbindung
in Form von Natrium-metabisulphit, ist derart an die Trägerfolie
gebunden, dass ein endloser Randbereich (3) frei von dieser
Mischung entsteht. Die Matrixmischung ist im folgenden detailliert
beschrieben.
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Eine
Deckfolie (4), nämlich
in diesem Fall ein Kunststoffvlies aus Polyester, bedeckt den abgegrenzten Bereich
von gehärteter
Matrixmischung und ist mit der Polyethylenschicht oder der Trägerfolie
entlang dem gesamten Randbereich thermisch verbunden, wie durch
Ziffer (5) angedeutet. In diesem Fall ist die Verbindung mehr
mechanischer Natur denn eine schmelzgeschweißte Verbindung. Als Alternative
zu dem vorstehenden Vlies können
auch verfestigte Vliesstoffe aus Polypropylen oder Polyethylen als
durchlässige
Deckfolie zum Einsatz kommen.
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Die
für das
Verpackungsinnere bestimmten Schwefeldioxidgeneratoren können auf übliche Art
und Weise verwendet werden, indem sie auf dem Obst (oder auf dem
Gemüse)
innerhalb einer Plastiktasche gebracht werden, üblicherweise innerhalb eines
Kartons. Der Generator ist dabei mit der Deckfolie nach unten in Richtung
des Obstes orientiert, so dass die Feuchtigkeit hierdurch aufgenommen
wird und in die Matrix gelangt, wo sie die Schwefeldioxid generierende
Verbindung in kontrollierter Weise über einen vorbestimmten Zeitraum
aktiviert. Offensichtlich wird hierbei kein Schwefeldioxidgas verschwendet,
da die undurchlässige Trägerfolie
nach außen
gerichtet ist und die durchlässige
Deckfolie den unmittelbaren Durchtritt des Gases zum Obst ermöglicht.
Darüber
hinaus ist es sehr unwahrscheinlich, dass auch nur ein Teil der
die Mischung aufweisen Schicht unmittelbar mit dem Obst oder einer
den Schwefeldioxidgenerator oder das Obst handhabenden Person in
Berührung
kommt.
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Das
SO2 Gas wird üblicherweise nur bei relativ
hohen Feuchtigkeitsgehalten innerhalb der Packung generiert, beispielsweise
bei Feuchtigkeitsgehalten von zwischen 85 und 100%. Die Rate mit
der das SO2 Gas freigesetzt wird kann in
Abhängigkeit
von den spezifischen Anforderungen variieren und ist üblicherweise
eine konstante Freisetzungsrate oder eine Rate mit „scharten
Spitzen". Sofern
der Generator zur Freisetzung mit konstanter Rate ausgestaltet ist,
beginnt die Freisetzung von SO2 üblicherweise
innerhalb von 12 Stunden nach dem Verpacken und steigt an bis die
SO2-Konzentration innerhalb der Verpackung
ungefähr
30 ppm beträgt.
Anschließend
vermindert sich die SO2-Konzentration allmählich auf
5 bis 15 ppm über
einen Zeitraum von sechs bis acht Wochen. Sofern aber der Generator
zur Freisetzung mit scharten Spitzen ausgestaltet ist, steigt die
SO2 Konzentration innerhalb der Verpackung
innerhalb von 1 bis 2 Tagen auf 70 bis 80 ppm an und nimmt innerhalb
von wenigen Tagen auf 5 bis 10 ppm ab, wobei diese niedrigere Konzentration
dann über
einen Zeitraum von sechs bis acht Wochen aufrecht erhalten werden
kann.
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Hinsichtlich
der Herstellung der obenstehend beschriebenen Schwefeldioxidgeneratoren
sowie der Zusammensetzung der Matrixschicht hängen der exakte Aufbau sowie
die Mischung der Matrix von den jeweiligen Anforderungen ab, insbesondere
von der angestrebten Lagerungs- bzw. Aufbewahrungsdauer der betreffenden
Früchte,
der Art der Früchte,
der vorgegebenen Kosten für
den Schwefeldioxidgenerator sowie von anderen Überlegungen.
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Lediglich
beispielhaft sei auf die folgende bevorzugte Formulierung eines
Plastisols verwiesen, welches sich bei der Verpackung von Trauben
bewährt
hat:
| PVC
Pulver mit einem K-Wert von 80: | 58.0% |
| Epoxidiertes
Sojabohnenöl
(ESBO) als Weichmacher (in Südafrika
erhältlich
von Chemserve Ltd) | 40.0% |
| Stabilisator
in Form von Zinkstearat in ESBO als Träger (erhältlich von Chemserve Ltd) | 1.0% |
| Treibmittel,
nämlich
Tracel DB145 NER (eine Azodicarbonamid-Mischung erhältlich von
Tramanco aus Pinneburg, Deutschland) | 1.0% |
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Pro
Kilogramm dieser vorstehend beschriebenen Mischung wurden Teilchen
von Natrium-metabisulphit mit einer Teilchengröße von < 100 μm in einer Menge von 0.2 kg
(variabel von 0.1 bis 0.3 kg entsprechend der jeweiligen Anwendung)
gegeben. Die Matrixmischung wurde unter Vakuum in einem Mischer
vermengt.
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Die
vorstehend beschriebenen, für
das Verpackungsinnere bestimmten Schwefeldioxidgeneratoren werden
vorzugsweise im Wesentlichen kontinuierlich unter Verwendung einer
Trägerfolienbahn
in Rollenform hergestellt, wie durch Ziffer (6) in 2 angedeutet,
wobei die Trägerfolie
auf einem Unterstützungssystem durch
eine Reihe von Vorrichtungen der Herstellungsanlage geführt wird.
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Die
erste davon ist ein Extrusionswerkzeug (7) das so ausgestaltet
ist, dass die Matrixmischung über Düsen in der
Form von Schlitzen, die sich über
die Breite der Vorrichtung erstrecken, extrudiert wird. Die extrudierte
Matrixschicht ist unterbrochen, so dass rechteckige abgegrenzte
Bereiche (8) der Matrix auf der sich bewegenden Trägerfolienbahn
abgelegt werden.
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Die
Bahn wird dann unter einer Reihe von Infrarot-Heizgeräten (9)
vorbeigeführt,
um das Plastisol zu härten.
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Anschließend wird
von einer Rolle (10) das Deckfolienmaterial auf die Trägerfolie
mit abgegrenzten Bereichen (8) der gehärteten Matrixmischung aufgebracht.
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Eine
Schweißstation
(11) bewirkt die thermische Verbindung der Deckfolie mit
der plastizierten Oberfläche
der Trägerfolie
entlang der Quer- und Längsstreifen.
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Die
letzte Station (12) ist eine Schneide- und Schlitzstation
die das im Wesentlichen kontinuierliche Netz der Schwefeldioxidgeneratoren
in geeignete Größen unterteilt,
wie vorstehend beschrieben.
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Selbstverständlich kann
die obenstehend beschriebene Ausführungsform der Erfindung auf
vielfältige Weise
verändert
werden ohne den hier beschriebenen Umfang zu verlassen. Insbesondere
kann die Formulierung zur Herstellung der Matrix über einen
weiten Bereich ebenso variiert werden wie das Verfahren zur Herstellung
der für
das Verpackungsinnere bestimmten Konservierungsgasgeneratoren. Darüber hinaus
soll die Erfindung nicht dahingehend verstanden werden, dass nur
Schwefeldioxid als Konservierungsgas in Betracht kommt, sondern
auch jedes andere Konservierungsgas, das in-situ gebildet werden
kann.